[发明专利]聚光装置、其制造方法和太阳能电池系统

说明书

技术领域

本发明属于光能源技术领域，具体涉及一种聚光装置、其制造方法和太阳能电池系统。

背景技术

进入21世纪以来，全球性的能源问题以及随之而来的环境污染和气候变暖等问题日益凸现和逐渐加剧。由于太阳能具有分布普遍和广阔、资源数量多、无污染、清洁、安全以及获取方便等突出优点，被认为是最有希望的可再生能源之一。

近年来利用太阳能较为广泛的能源技术如太阳能电池，其直接把太阳光能转化成电能，是利用太阳能切实可行的有效方法。太阳能电池经历了近半个世纪的发展，其光电转换效率已经超过了40％。然而，这些太阳能电池的制作工艺复杂，对设备及原材料要求很苛刻，价格过于昂贵，超出了目前人们普遍可以接受的程度，这大大限制了它们的使用范围。有机太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，在建筑、照明和发电等多种领域具有重要的发展和应用前景。但是，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率还比较低，没有得到实际的应用，仍然需要进一步提高。

提高太阳能电池光电转换效率的一种方法就是利用聚光装置将从一个较大面积上接受的太阳光汇聚到一个较小面积的太阳能电池上，以增大太阳能电池表面的光密度，达到提高光转换效率的目的。但是，现有的聚光装置仍然存在着很多问题，限制着它的广泛应用。如透射式点聚焦的聚光装置，系统必须配有对日跟踪器，并且如果对日跟踪器不能很好的保持聚光镜面与太阳入射光垂直，就会使聚焦光斑偏离太阳能电池，使其输出功率急剧下降。反射式的聚光装置一般采用在凹面基片上镀金属膜层或介质膜层的方法，实现对光波的反射。金属膜的反射波段比较宽，且对各个角度入射的特定波段内的光波都可以实现反射，但反射率相对较低，光波能量损耗较大。而介质膜层只能对某一特定角度入射的光波实现反射，且膜层的反射波段比较窄。

目前大部分太阳能电池的吸收波长只能覆盖可见光区，而其它波段光难以吸收利用，例如对于占太阳光比例达7％左右的紫外光利用得很少。一方面，这会导致太阳能电池的光电转换效率不高。另一方面，在高能量的紫外光照射下，如果它们不能被太阳能电池合理吸收利用，就会对电池产生载流子热效应等不利的影响，进一步限制了的转换效率，导致太阳能电池的转换效率下降和性能衰退。此外，目前太阳能电池的封装材料主要采用环氧树脂等材料进行灌封，它们长期在紫外光照射下容易变黄、发生老化，从而影响太阳能电池的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，提供一种结构简单、太阳能利用率高的聚光装置和太阳能电池系统，以及一种工艺简单、成本低的聚光装置制造方法。

一种聚光装置，其包括聚光基片，所述聚光基片具有一旋转抛物凹面，所述旋转抛物凹面上形成有光子晶体层，所述光子晶体层上形成有下转换层，所述下转换层包括对光谱具有下转换功能的下转换材料。

一种太阳能电池系统，其包括上述的聚光装置以及太阳能电池装置，所述太阳能电池设置于所述聚光装置的旋转抛物凹面对光汇聚形成的聚光平面上。

以及，一种聚光装置制造方法，其包括如下步骤：

选取聚光基片，所述聚光基片具有一旋转抛物凹面；

在所述旋转抛物凹面上形成光子晶体层；

在所述光子晶体层上形成下转换层，所述下转换层包括对光谱具有下转换功能的下转换材料。

在所述聚光装置和太阳能电池系统中，一方面，通过设置下转换层，利用下转换材料的光谱转换功能，将不能被电池充分吸收利用的光，例如高能量紫外波段光子转换为较低能量的可见光波段光子，从而提高聚光装置对太阳光能的吸收利用率。另一方面，在下转换层与基处之间有光子晶体层，该层可反射特定频率的光、全反射全可见光。而且这种层状结构简单，无需配备复杂的配件。在聚光装置制造方法中，按照预定步骤形成各层结构，其工艺步骤简单，生产成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的聚光装置的结构示意图；

图2是具有本发明实施例的聚光装置的太阳能电池系统结构示意图；

图3是本发明实施例的聚光装置制造方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。